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顺舟智能:ZigBee在工业物联网能耗自动监测系统的应用

工业物联网的发展基于互联网(Internet)和物联网(InternetofThings)带来的信息技术发展,是信息技术和生产技术的深度融合。和物联网相比,工业物联网主要强调在生产和服务方面的应用,工业物联网往往涉及更高价值的设备和资产,如能源、运输、工业控制,同时对运行安全有更高的要求。


以建筑能耗监测为例,在能耗自动监测系统中,通过完成对电能、气能、热能消耗数据的自动采集,并将这些系统接入物联网,利用计算机网络提供的信息功能完成对这些数据的管理。

系统的数据采集端采用WSN技术进行组网。整个WSN网络由若干个终端采集器以及一个汇聚采集器构成。通常将WSN的终端采集器称为采集节点,将汇聚采集器成为汇聚节点。采集节点负责数据的采集和传送,以及根据汇聚节点的控制命令设置相应的工作模式等;汇聚节点是网络的中心,起到协调器和网关节点的作用,汇聚节点负责整个区域网络的维护与数据的汇集,再将数据通过Internet上传到上级数据中心或中转站。系统最大特点就是基于WSN技术进行信息采集,利用WSN节点与电表等与用能设备连接,通过无线自组网方式自动采集分散在各处的电、水、气、冷热量等实时数据,使用户随时监测现场耗能设备的运行数据,以达到优化能源供应、提高能源管理水平、提高能源利用效益、减少能源损耗、节约能源成本的目的。

在各种无线传感网技术中,ZigBee的自组网能力以及高容量特性使其非常适合建筑能耗监测系统的应用,在节点分散、数量众多、低速率传输的能耗监测采集端建设中,有明显的优势,是当前最适合建筑能耗监测系统数据传输的技术。

除了组网方便、安全、可靠,ZigBee还有低传输速率、低功耗、高容量、低成本等特点。ZigBee非常适合有大量终端设备的网络,如能耗监测、楼宇自动化等场合。

对某个能耗监测区域而言,WSN网络包含一个ZigBee汇聚节点和若干ZigBee采集节点。汇聚节点在通信状态下,每隔一段时间发送一次时标帧,在汇聚节点通信范围内的采集节点在侦听状态下侦听到汇聚节点发送的时标帧,确定汇聚节点为目标父节点,并在下面的接入状态向目标父节点发送接入请求之后组成一个WSN网络。

已经接入网络的节点通过转发时标帧,向周围节点表明自己的存在,其他未入网的节点在侦听状态下,发现已经入网的节点并作为自身的目标父节点,然后在接入状态下通过这些最先加入网络的节点作为中继加入网络。依次类推,若干的ZigBee采集节点和一个ZigBee汇聚节点构成了WSN网络。为了延长网络生存时间,降低节点功耗,所有节点都会定时进入休眠阶段,关闭射频收发器,保持超低功耗工作,最大限度地节省节点能量,在定时器到期后节点被唤醒恢复正常工作状态并开启射频收发器。WSN网络中的所有节点定时在通信阶段和休眠阶段交替工作,以保证网络的生存时间要求和通信要求。

建筑所必须的电梯动力、照明、空调、消防、通风、高低压配电等用能信息的传递是建筑节能和工业节能的基础,高效实现建筑节能信息化的关键问题之一是解决这些信息的传输问题。在建筑大楼中,特别是既有建筑,遇到的最大问题是需要综合布线,工程量大、成本高昂、对大楼环境具有破坏性。因此对建筑大楼最佳的信息传递方式是通过无线方式,传统的GSM、WLAN、SCADA等无线系统存在功耗高、设备和运行成本高、组网不灵活等局限,而无线传感网技术正是解决这一难题的最佳解决方案。

基于ZigBee无线通信技术开发的建筑能耗监测系统应运而生。顺舟智能(www.shuncom.com)工业物联网能耗自动监测系统的特点是基于无线传感网技术进行信息的采集和传输,一方面无线传感网节点自身采集温度参数,另一方面它们与各种用能设备连接,通过无线自组网方式自动采集分散在各地的电、水、冷、暖等实时数据,使用户能随时监测现场耗能设备的运行数据,并且通过数据存储和处理实施能耗诊断、能耗评估和能耗改造。

顺舟智能自2004年起从事于ZigBee技术领域的研发,有着丰富的工业物联网解决方案设计经验,可以根据合作方的需求给出个性化的解决方案,方案涉及:ZigBee无线数传设备、ZigBee无线智能采集设备、工业智能网关、采集数据存取及处理功能等。

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发布时间:2017年8月30日 15:04 人气: 审核编辑:袁键灏

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